Детекторы гравитационных волны займутся поиском темной материи
Детекторы гравитационных волн способны обнаруживать гораздо больше, чем гравитационные волны. Согласно новому исследованию, они могут также потенциально обнаружить темную материю, если темная материя состоит из особого типа частиц — «темного фотона». В будущем ученые LIGO планируют осуществить поиск темных фотонов, который будет включать в себя некоторые ранее не исследованные области параметров темных фотонов.
Группа физиков в лице Аарона Пирса, Кейт Рилс и Юэ Чжао из Мичиганского университет сообщили о своем предложении использовать гравитационно-волновые детекторы для поиска темной материи в последней статье, опубликованной в Physical Review Letters.
В поиске темных фотонов
«Это предложение отлично вписывается в новорожденную область гравитационно-волновой астрономии и физику частиц», говорит Чжао. «Без всяких модификаций детектор гравитационных волн можно использовать как очень чувствительный направленный детектор темной материи с потенциалом открытия темной материи в пять сигма».
Как объясняют физики в своей работе, если темные фотоны обладают очень легкой массой, по их поведению их можно считать осциллирующим фоновым полем с частотой колебания, определяемой их массой. Гравитационно-волновые детекторы могут потенциально обнаруживать эти колебания, потому что колебания могут влиять на тестовые объекты, размещенные в детекторах гравитационных волн. К примеру, если два тестовых объекта, расположенные в разных местах в детекторе, испытывают разные смещения, это различие может быть связано с относительной фазой осцилляций поля темного фотона в этих разных положениях.
Физики ожидают, что как наземные детекторы гравитационных волн, такие как LIGO, так и в будущем космические гравитационно-волновые детекторы, такие как LISA, смогут искать темные фотоны темной материи. Использование более одного детектора позволит перекрестно проверить и улучшить чувствительность.
В будущем ученые планируют работать над дальнейшим развитием метода поиска темной материи и точно определить, какой сигнал должна получить обсерватория гравитационных волн, если поблизости будет темный фотон.
«Мы планируем вывести эту работу далеко за рамки теоретического предложения», говорит Чжао. «Во-первых, мы планируем провести анализ данных с использованием упрощенной модели сигнала и простого алгоритма поиска. Затем мы постепенно уточним наш метод поиска и включим подобное моделирование сигнала и отклика детектора».
